动车组齿轮箱故障分析

孙川 谢仝浩 郭锐

摘 要 齿轮箱是动车组列车极为重要的驱动系统组成部件，长期处于高速、重载的工作条件。尤其是随着近些年动车组列车运行速度等级的提升以及车辆轻量化的研究使齿轮箱的工作环境变得更加恶劣。对齿轮箱结构分析，找出齿轮箱各组件常见故障是优化齿轮箱结构提高齿轮箱整体寿命的最佳方式，本文根据齿轮箱各组件情况分析各组件的常见故障。

关键词 动车组;齿轮箱;故障分析

1研究背景

齿轮箱传动系统是机械设计领域常见的传动零部件，凭借其齿轮优良的力学性能被广泛应用在各类机械设备中，动车组列车也不例外。随着近些年高速动车组行业的快速发展，尤其是复习号的上线运行，将我国的高速动车时速稳定到了300km/h以上，但这也给齿轮箱工作带来了空前的压力。与此同时，车辆的轻量化设计也迫使齿轮箱的整体设计开启了轻量化之路，这也无疑给齿轮箱运行安全提出了更严峻的挑战。本文通过对上线运行的齿轮箱运营情况进行整合，讨论文献齿轮箱各组件常见故障，为齿轮箱结构优化提供参考[1]。

2齿轮箱结构

齿轮箱作为动车组列车传动系统中最为重要的组成部分，安装于车辆转向架上，一端与转向架构架弹性悬挂，一端与转向架车轴连接，如图1所示。齿轮箱由箱体、齿轮、传动轴、联轴器、滚动轴承等基本部件组成。箱体由上、下箱体组成，齿轮箱的底部设计了注油磁性螺塞和放油磁性螺塞，吸附杂质。齿轮箱通过两个安装在车轴两端上的圆锥滚子轴承支撑，主动齿轮通过两端的两个圆柱滚子轴承以及一个四点角接触轴承一起支撑，齿轮、轴承润滑采用飞溅润滑方式润滑[2]。

3齿轮箱故障分析

3.1 齿轮故障分析

齿轮是齿轮箱中传动的重要部件，齿轮啮合产生的振动也是齿轮箱的最主要的振动来源。当运行过程中，由于初始设计制造误差、长期磨损或者材质缺陷等问题导致的啮合情况偏离设计要求导致振动加剧或者齿轮损伤都会带来重大的安全隐患。近些年车辆厂对于动车组列车齿轮箱的质量管控加强，本文讨论忽略由于设计或者安装导致的出厂问题，仅讨论运营过程中出现的故障现象。齿轮在运行过程中最常见的是齿面的均匀磨损，在长期运行过程中，齿轮啮合必然会导致材料的均匀磨损现象，这是正常的现象，但是应在检修过程中着重观察齿轮箱是否出现特殊磨损或腐蚀情况。齿轮重大故障是断齿情况的发生，出现的原因主要是疲劳或者过载，在车辆正常使用情况下，齿轮箱不会出现过载或者疲劳的问题发生，提醒业主按照要求正常使用车辆就会避免齿轮的断齿问题。

3.2 箱体故障

齿轮箱箱体常见的材质有铸铁及铝合金两种，箱体起到保护传动齿轮及支撑轴承等作用。由于车辆轻量化的要求，近些年研发的齿轮箱箱体都重量偏轻，这对箱体的强度提出了更高的要求。箱体產生的故障主要有两个，其一为密封性不良;其二为箱体破裂。齿轮箱内部有飞溅润滑的大量润滑油，箱体的密封保证了箱体内部的润滑油的洁净，但在运行过程中发现出现箱体密封不良的情况，此时需要更换润滑油，重新密封齿轮箱。相比较密封性不良，箱体破裂是十分严重的故障，箱体破裂的主要原因是运行线路条件恶劣，出现硬物击打导致。提高箱体设计强度，增加防护措施以及优化运行环境是避免箱体破裂故障的重要方法。

3.3 滚动轴承故障

滚动轴承是传动过程中极为重要的部件，典型故障主要在于内环、外环、保持架的疲劳剥落和点蚀。滚动轴承出现故障时，旋转会产生较大的机械冲击。在检修过程中，滚动轴承的检修需要重点关注，典型缺陷描述、可修复性及判断方法如图2所示[3]。

4结束语

齿轮箱是动车组列车极为重要的驱动系统组成部件，长期处于高速、重载的工作条件。本文针对齿轮箱结构分析，讨论分析了齿轮箱齿轮、箱体以及滚动轴承常见的故障。

参考文献

[1] 丁康，李巍华，朱小勇.齿轮及齿轮箱故障诊断实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005：73.

[2] 邹俊伟.齿轮箱装配工艺分析[J].机械工程师，2014，（12）：77.

[3] 孙涛，高小平，刘建昆.时速350km中国标砖动车组驱动齿轮箱的研制[J].新技术新工艺，2017，（7）：27-29.